传感器技术与应用期末试卷答案C

一、选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分)

1、D  2、B   3、C  4、B   5、A  

6、D  7、B   8、C  9、C  10、A

11、C  12、B  13、C  14、C  15、D 

16、C  17、C  18、C  19、C  20、A

二、填空题 (本大题共10空，每空1分，共10分)

21、半导体材料，减少，极少，不好，增多，变好　光照强弱这个光学量，电阻这个电学量

22、1．5倍  

23、敏感元件、传感元件、测量转换电路

三、证明题（本大题共1小题，每小题10分，共10分）

24、证明：  

略去的二次项,即可得

四、简答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）

25、答：热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）A、B串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不同的温度下，那么回路中就会存在热电势。因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。

     接触电动势：接触电势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而在接触处形成的热电势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。

温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电势。

热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。

热电偶三定律

a中间导体定律

b中间温度定律

c参考电极定律

误差因素：参考端温度受周围环境的影响

措施：a 恒温法b计算修正法（冷端温度修正法）c仪表机械零点调整法d热电偶补偿法e电桥补偿法f冷端延长线法

26、答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。

   霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。

   温度补偿方法：

  a 分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。

  b 电桥补偿法

27、答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。

石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。

28、答：1、能够连续、自动地对被测量进行测量记录。

2、电子装置精度高、频率响应好，不仅适用于静态测量，选用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量。

3、电信号可以远距离传输，便于实现远距离测量和集中控制。

4、电子测量装置能方便地改变量程，因此测量范围广。

5、可以方便地与计算机相连，进行数据自动运算、分析和处理。

29、答：从SMART传感器的功能和优点两方面来看

功能

a)自补偿功能：如非线性、温度误差响应时间等的补偿

b)自诊断功能：如在接通电源时自检

c)微处理器和基本传感器之间具有双向通信功能，构成一死循环工作系统

d)信息存储和记忆功能

e)数字量输出和显示

优点：

a)精度高，可通过软件来修正非线性，补偿温度等系统误差，还可补偿随机误差，从而使精度大为提高

b)有一定的可编程自动化能力。包括指令和数据存储、自动调零、自检等

c)功能广。智能传感器可以有多种形式输出，通过串口、并口、面板数字控制数或CRT显示，并配打印机保存资料

d)功能价格比大。在相同精度条件下，多功能智能传感器比一功能普通的传感器性能价格比大

可见，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势。

当我们对同一物理量进行多次重复测量时，如果误差按照一定的规律性出现，则把这种误差称为系统误差。

系统误差出现的原因有：

工具误差：指由于测量仪表或仪表组成组件本身不完善所引起的误差。

方法误差：指由于对测量方法研究不够而引起的误差。

定义误差：是由于对被测量的定义不够明确而形成的误差。

理论误差：是由于测量理论本身不够完善而只能进行近似的测量所引起的误差。

环境误差：是由于测量仪表工作的环境（温度、气压、湿度等）不是仪表校验时的标准状态，而是随时间在变化，从而引起的误差。

安装误差：是由于测量仪表的安装或放置不正确所引起的误差。

个人误差：是指由于测量者本人不良习惯或操作不熟练所引起的误差。

减小系统误差的方法：

引入更正值法：若通过对测量仪表的校准，知道了仪表的更正值，则将测量结果的指示值加上更正值，就可得到被测量的实际值。

替换法：是用可调的标准量具代替被测量接入测量仪表，然后调整标准量具，使测量仪表的指针与被测量接入时相同，则此时的标准量具的数值即等于被测量。 

差值法：是将标准量与被测量相减，然后测量二者的差值。

正负误差相消法：是当测量仪表内部存在着固定方向的误差因素时，可以改变被测量的极性，作两次测量，然后取二者的平均值，以消除固定方向的误差因素。

选择最佳测量方案：是指总误差为最小的测量方案，而多数情况下是指选择合适的函数形式及在函数形式确定之后，选择合适的测量点。

五、论述题（本大题共2题，每小题8分，共16分）

30、介绍传感器的作用、应用与地位及传感器的发展方向。

论述传感器在电冰箱中的应用。

传感器的作用可包括信息收集、信息数据的交换及控制信息采集。

传感器应用方向工业检测和自动控制系统中、汽车中、家用电器中、人体医学、机器人、人体医学、航空航天技术及遥感技术。

传感器的发展方向不断扩大的测量范围、提高测量精度及可靠性、开发新领域与新技术、微型化与智能化。